DE19952167A1 - Pumpenanordnung mit zwei Hydropumpen - Google Patents
Pumpenanordnung mit zwei HydropumpenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung, die eine Flügelzellenpumpe und eine gemeinsam mit dieser angetriebene zweite Hydropumpe umfaßt. Die Flügelzellenpumpe besitzt einen Saugbereich, in dem sich erste Druckräume zwischen den Flügeln und zweite, rückwärtige Druckräume hinter den Flügeln vergrößern, und einen Druckbereich, in dem sich die Druckräume verkleinern und in dem die Druckräume fluidisch mit einem Druckausgang verbunden sind. Diese Flügelzellenpumpe ist insbesondere dafür vorgesehen, um Stellzylinder eines hydromechanischen Getriebes eines Kraftfahrzeugs mit Druckfluid unter verhältnismäßig hohem Druck zu versorgen. Die zweite Hydropumpe besitzt zwangsgeführte Verdrängerelemente und ist zur Druckfluidversorgung eines Kreislaufs mit einem verhältnismäßig niedrigen Systemdruck, insbesondere eines Schmierölkreislaufes des Kraftfahrzeugs, vorgesehen. DOLLAR A Damit die Flügelzellenpumpe auch bei niedrigen Außentemperaturen und hochviskosem Druckfluid schon bei niedrigen Antriebsdrehzahlen zu fördern beginnt, sind gemäß der Erfindung die rückwärtigen Druckräume der Flügelzellenpumpe im Saugbereich mit dem Druckausgang der zweiten Hydropumpe verbunden.
Description
Die Erfindung geht aus von einer Pumpenanordnung, die gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 eine Flügelzellenpumpe, die insbesondere für die Versor
gung von Stellzylindern eines hydromechanischen Getriebes eines Kraftfahrzeugs
mit einer Druckfluid unter hohem Druck dienen soll, und eine zweite Hydropumpe
umfaßt, deren Verdrängerelemente zwangsgeführt sind und die zur Versorgung
eines Kreislaufes mit einem niedrigen Systemdruck, insbesondere eines
Schmierölkreislaufs des Kraftfahrzeugs, mit dem Druckfluid dient. Die beiden Hy
dropumpen arbeiten also mit demselben Betriebsmedium.
Eine Pumpenanordnung, die eine Flügelzellenpumpe und eine zweite Hydropum
pe umfaßt, deren Verdrängerelemente zwangsgeführt sind, ist schon aus der
EP 0 128 969 A1 bekannt. Dort dient der Ölstrom der Flügelzellenpumpe zur
Druckmittelversorgung einer Servolenkung. Die zweite Hydropumpe ist eine Ra
dialkolbenpumpe, deren Ölstrom für eine Einrichtung zur Niveauregulierung des
Fahrzeugs dient. Die beiden Hydropumpen der bekannten Pumpenanordnung be
finden sich in zwei Druckfluidkreisläufen, die nur den Ölvorratsbehälter gemein
sam haben.
Eine Flügelzellenpumpe besitzt ganz allgemein einen Saugbereich, in dem sich
erste Druckräume zwischen den Flügeln und zweite, rückwärtige Druckräume
hinter den Flügeln vergrößern und dabei Druckfluid aufnehmen. In einem Druck
bereich verkleinern sich die Druckräume, wodurch Druckfluid zu einem Druckaus
gang verdrängt wird. Für eine einwandfreie Funktion einer Flügelzellenpumpe ist
es notwendig, daß die in radialen Schlitzen eines Rotors geführten Flügel außen
an einem Hubring anliegen. Für eine solche Anlage werden Fliehkräfte ausge
nutzt, die an den Flügeln angreifen und für deren Wirkung ein weitgehender
Druckausgleich zwischen der am Hubring anliegenden Vorderseite und der Rück
seite der Flügel in den Schlitzen Voraussetzung ist. Durch die Verbindung auch
der rückwärtigen Druckräume im Druckbereich mit dem Druckausgang der Pumpe
ist diese Voraussetzung gegeben. Im Saugbereich sind üblicherweise sowohl die
ersten Druckräume als auch die zweiten Druckräume mit dem Saugeingang der
Flügelzellenpumpe verbunden, so daß in ihnen wiederum gleiche Drücke herr
schen.
Die für das Anlegen der Flügel an den Hubring notwendigen Fliehkräfte sind um
so größer, je höher die mit sinkender Temperatur zunehmende Viskosität des
Druckfluids ist. Dies bedeutet, daß eine Flügelzellenpumpe üblicher Bauart erst
bei einer um so höheren Drehzahl zu fördern beginnt, je tiefer die Temperatur des
Druckfluids ist. Insbesondere kann das Motoren- und Getriebeöl eines Kraftfahr
zeugs, insbesondere eines Ackerschleppers, bei tiefen Umgebungstemperaturen
so zähflüssig werden, daß die Flügelzellenpumpe erst bei nicht akzeptablen ho
hen Drehzahlen zu arbeiten beginnt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpenanordnung gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzuentwickeln, daß auch bei niedrigen
Umgebungstemperaturen und damit hoher Viskosität des Druckfluids ein einwand
freier Betrieb möglich ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Pumpenanordnung mit den Merkmalen aus dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
rückwärtigen Druckräume der Flügelzellenpumpe im Saugbereich mit dem Druck
ausgang der zweiten Hydropumpe verbunden sind. Da die Verdrängerelemente
der zweiten Hydropumpe zwangsgeführt sind, beginnt die zweite Hydropumpe
unabhängig von der Viskosität des Druckfluids zu fördern, wenn sie angetrieben
wird. Der sich an ihrem Druckausgang aufbauende Druck steht dann auch in den
rückwärtigen Druckräumen der Flügelzellenpumpe an und erzeugt an den Flügeln
eine Kraft, die die Flügel zusätzlich zur Fliehkraft radial nach außen an den
Hubring drückt. Der Systemdruck in dem Kreislauf, der von der zweiten Hydro
pumpe versorgt wird, ist relativ niedrig, kann z. B. im Bereich von 5 bar liegen. Die
Reibkraft zwischen den Flügeln und dem Hubring erhöht sich deshalb im Saugbe
reich der Flügelzellenpumpe nur wenig, so daß der Verschleiß an diesen Teilen
weiterhin gering bleibt.
Aus der DE-AS 17 28 276 ist zwar schon eine zwei Hydropumpen umfassende
Pumpenanordnung bekannt, bei der die rückwärtigen Druckräume an den Flügeln
einer ersten, als Flügelzellenpumpe ausgebildeten Hydropumpe in deren Saugbe
reich mit dem Druckausgang der zweiten Hydropumpe verbunden sind. Allerdings
ist hier auch die zweite Hydropumpe eine Flügelzellenpumpe, die bei hochvisko
sem Druckfluid versagt, so daß bei der aus der DE-AS 17 28 276 bekannten
Pumpenanordnung das der Erfindung zugrunde liegende Problem nicht beseitigt
ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Pumpenanordnung kann
man den Unteransprüchen entnehmen.
So ist die Flügelzellenpumpe bevorzugt eine solche mit einem variablen Verdrän
gungsvolumen, da dadurch der Verbrauch an nicht nutzbarer Energie im Vergleich
zu einer Flügelzellenpumpe mit einem konstanten Verdrängungsvolumen redu
ziert werden kann. Da es insbesondere beim Einsatz in Kraftfahrzeugen neben
dem sparsamen Umgang mit der Primärenergie in hohem Maße auch darauf an
kommt, daß die Einzelkomponenten preisgünstig sind, ist die Flügelzellenpumpe
gemäß Patentanspruch 3 vorteilhafterweise direktgesteuert und geht bei Errei
chen eines eingestellten Maximaldrucks mit ihrem Verdrängungsvolumen so weit
zurück, daß bei dem Maximaldruck nur noch die geringe, durch interne Leckage
verlorengehende Menge ersetzt wird. Die Verlustleistung, die dann durch das
Produkt aus dem Maximaldruck und der Leckagemenge gegeben ist, ist gering,
weil die Leckagemenge gering ist.
Die zweite Hydropumpe ist vorteilhafterweise eine Zahnradpumpe, insbesondere
eine füllstücklose Innenzahnradpumpe, die leise arbeitet, in der Herstellung gün
stig ist und die sich auch von ihrem Aufbau her so gestalten läßt, daß sie ohne
großen Aufwand mit der Flügelzellenpumpe zu einer Baueinheit zusammengefaßt
werden kann, wie dies im Patentanspruch 6 angegeben ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen einer solchen Baueinheit finden sich in den weiteren
untergeordneten Patentansprüchen.
Drei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Pumpenanordnung sind in
den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die
Erfindung nun näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 das erste Ausführungsbeispiel in mehr schaltplanmäßiger Form,
Fig. 2 einen die Achse der Antriebswelle einschließenden Längsschnitt durch
das zweite Ausführungsbeispiel, bei dem die Flügelzellenpumpe und die
zweite als Innenzahnradpumpe ausgebildete Hydropumpe zu einer
Baueinheit mit einem gemeinsamen gehäusefesten Steuerteil
zusammengefaßt sind,
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III aus Fig. 2,
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV aus Fig. 2,
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V aus Fig. 2,
Fig. 6 einen die Achse der Antriebswelle einschließenden Längsschnitt durch
das dritte Ausführungsbeispiel, das sich vom zweiten Ausführungsbeispiel
im wesentlichen in der Ausbildung der Steuernuten und in der Anordnung
der Druckanschlüsse im Steuerteil unterscheidet,
Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII aus Fig. 6,
Fig. 8 einen Längschnitt durch das dritte Ausführungsbeispiel entlang der Linie
VIII-VIII der Fig. 7,
Fig. 9 eine Ansicht auf die flügelzellenpumpenseitige Stirnseite des Steuerteils
und
Fig. 10 eine Ansicht des Steuerteils in Richtung der beiden parallelen Druckan
schlüsse.
Gemäß Fig. 1 saugen eine Flügelzellenpumpe 10 über einen Saugeingang 11
und eine zweite Hydropumpe 12, die z. B. als Radialkolbenpumpe ausgebildet ist,
deren Radialkolben unter Federdruck an einem Exzenter anliegen, über einen
Saugeingang 13 Druckfluid aus einem Tank 14 an, der durch das Gehäuse des
Getriebes eines Kraftfahrzeugs, z. B. eines Ackerschleppers, gebildet ist. Weil die
Radialkolben der Radialkolbenpumpe 12 durch Federn an den Exzenter ange
drückt werden, kann man die Radialkolben als zwangsgeführte Verdrängerele
mente bezeichnen. Die Radialkolbenpumpe gibt über einen Druckausgang 15
Druckfluid in einen Schmierölkreislauf 16 des Kraftfahrzeuggetriebes ab, wobei
der Druck im Druckausgang 15 4 bar bis 5 bar beträgt, wenn das Druckfluid Be
triebstemperatur erreicht hat. Aus dem Schmierölkreislauf 16 fließt das Getriebeöl
zurück in den Tank 14. Ein Druckbegrenzungsventil 19 sichert den Druckausgang
15 der Hydropumpe 12 ab.
Von der Flügelzellenpumpe 10 werden über einen Druckausgang 17 verschiedene
hydraulische Verbraucher 18 mit Druckfluid versorgt, wobei es sich bei diesen z. B.
um Stellzylinder eines zum Getriebe des Kraftfahrzeugs gehörenden Hydrostaten
und um hydraulische Betätiger von Kupplungen handelt.
Die Flügelzellenpumpe 10 und die zweite Hydropumpe 12 werden über eine ihnen
gemeinsame Antriebswelle 20 angetrieben, die eine Achse 21 hat und auf der
drehsicher ein Rotor 22 befestigt ist. Über den Umfang des Rotors sind gleich
mäßig radiale Schlitze 23 verteilt, in denen Flügel 24 geführt sind. Diese ragen
radial über den Umfang des Rotors 22 hinaus und liegen an einem Hubring 25 mit
kreiszylindrischer Hubkurve an, deren Achse einen zwischen null und einem Ma
ximalwert veränderbaren Abstand E zur Achse 21 der Antriebswelle 20 hat. Die
Flügelzellenpumpe 10 ist also eine Flügelzellenpumpe mit einem veränderlichen
Verdrängungsvolumen. Die Flügel 24 bilden zwischen sich erste Druckräume 27
und an ihrer dem Boden der Schlitze 23 zugewandten Rückseite zweite, rückwär
tige Druckräume 28 in den Schlitzen 23.
Seitlich liegt an dem Hubring 25 und am Rotor 22 eine Steuerscheibe 32 an, die
insgesamt vier zum Rotor 22 hin offene Steuernuten aufweist. Eine radial außen
liegende Saugnut 33 ist mit dem Saugeingang 11 fluidisch verbunden und so in
der Steuerscheibe 32 angebracht, daß die ersten Druckräume 27 mit ihr in Über
deckung sind, während sie sich vergrößern. Dabei ist zu beachten, daß in der
Ansicht nach Fig. 1 der Rotor entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben wird.
Radial weiter innen als die Saugnut 33 befindet sich eine weitere Saugnut 34, mit
der die zweiten Druckräume 28 in Überdeckung sind, während sie sich vergrö
ßern. Wesentlich ist nun, daß die Saugnut 34 nicht mit dem Saugeingang 11 der
Flügelzellenpumpe 10, sondern mit dem Druckausgang 15 der Radialkolbenpum
pe 12 verbunden ist. Somit werden die Druckräume 28 im Saugbereich der Flü
gelzellenpumpe 10, in dem sich ihr Volumen vergrößert, von dem am Druckaus
gang 15 der Radialkolbenpumpe 12 herrschenden Druck beaufschlagt und nach
außen an den Hubring 25 gedrückt. Im Druckbereich der Flügelzellenpumpe 10, in
dem sich die Druckräume 27 und 28 verkleinern, liegen diese in Überdeckung mit
einer radial außenliegenden Drucknut 35 und mit einer radial innenliegenden
Drucknut 36. Diese beiden Drucknuten sind miteinander und mit dem Druckaus
gang 17 fluidisch verbunden, so daß die Flügel 24 im Druckbereich an ihrer Vor
derseite und an ihrer Rückseite mit dem gleichen Druck beaufschlagt sind.
Bei längerem Stillstand des Fahrzeugs, in dem sich die Hydropumpen 10 und 12
sowie die hydraulischen Verbraucher 16 und 18 befinden, und bei niedrigen Um
gebungstemperaturen ist das Druckfluid, mit dem gearbeitet wird, hochviskos.
Weil die Verdrängerelemente der Hydropumpe 12 zwangsgeführt sind, fängt diese
Pumpe sofort an, das hochviskose Druckfluid zu fördern, wenn sich die Antriebs
welle 20 zu drehen beginnt. Im Druckausgang 15 baut sich Druck auf, durch den
die Flügel 24 der Flügelzellenpumpe 10 im Saugbereich radial nach außen ge
drückt werden, so daß die Flügelzellenpumpe auch schon bei niedrigen Drehzah
len der Antriebswelle 20 ebenfalls das Druckfluid fördert. Dabei sei noch darauf
verwiesen, daß der Druck am Druckausgang 15 der Hydropumpe 12 um so höher
ist, je höher die Viskosität des Druckfluids ist. Denn die hydraulischen Widerstän
de des Schmierölkreislaufs verursachen einen um so höheren Lastdruck, je höher
die Viskosität des Druckfluids ist. Andererseits ist auch die neben der Fliehkraft
notwendige Zusatzkraft, die ein sicheres Anliegen der Flügel 24 der Flügelzellen
pumpe 10 am Hubring 25 gewährleistet, um so größer, je größer die Viskosität
des Druckfluids ist. Somit erhält man ohne weitere Maßnahmen eine im richtigen
Sinne von der Viskosität des Druckfluids abhängige Zusatzkraft auf die Flügel 24
der Flügelzellenpumpe 10.
Bei der Ausführung nach den Fig. 2 bis 5 sind eine Flügelzellenpumpe 10 und
eine als füllstücklose Innenzahnradpumpe 40 ausgebildete zweite Hydropumpe zu
einer Baueinheit zusammengefaßt, die sich in einem mehrteiligen gemeinsamen
Gehäuse 41 befinden und über eine einzige Antriebswelle 42 angetrieben werden.
Das Gehäuse setzt sich aus einem topfförmigen Gehäuseteil 43 und einem dec
kelförmigen Gehäuseteil 44 zusammen. Im Boden des Gehäuseteils 43 befindet
sich ein Kugellager 45, in dem die Antriebswelle 42 gelagert ist. Diese ragt mit ei
nem Ende über den Boden des Gehäuseteils 43 hinaus und ist an diesem Ende
mit einer Kerbverzahnung versehen. Auf dieses Ende kann ein nicht näher dar
gestelltes Zahnrad für den Antrieb der Doppelpumpe aufgeschoben werden. Auf
der Antriebswelle 42 sind in einem axialen Abstand voneinander verdrehsicher der
Rotor 22 der Flügelzellenpumpe 10 und ein außenverzahntes Zahnrad 47 der In
nenzahnradpumpe 40 befestigt. Das Zahnrad 47 befindet sich in einem kreiszylin
drischen Pumpenraum, der zwischen einer auf den Boden des Gehäuseteils 43
aufliegenden Seitenscheibe 48 und einem wie die Seitenscheibe 48 fest im Ge
häuse angeordneten Steuerteil 49, das im wesentlichen den Raum zwischen Ro
tor 22 und Zahnrad 47 einnimmt und das mit einem ringzylindrischen Bund bis zur
Seitenscheibe 48 reicht, ausgebildet ist. Der Rotor 22 der Flügelzellenpumpe 10
befindet sich in einem weiteren kreiszylindrischen Pumpenraum, der zwischen
dem Deckel 44 und dem Steuerteil 49 ausgebildet ist, das mit einem kreiszylindri
schen Fortsatz bis zum Deckel 44 reicht und einen Zentrierbund an diesem über
greift. In dem Pumpenraum der Flügelzellenpumpe 10 befindet sich auch der
Hubring 25, der im normalen Betrieb von einer Druckfeder 50, die sich über einen
ersten Federteller 51 am Hubring 25 und über einen zweiten Federteller 52 an ei
ner Einstellschraube 53 für den maximalen Betriebsdruck abstützt, gegen eine der
Druckfeder 50 diametral gegenüberliegende Verstellschraube 54 für das maxima
le Hubvolumen gedrückt wird. Im Betrieb dreht sich der Rotor in Richtung des
Pfeiles A aus Fig. 3 entgegen dem Uhrzeigersinn, wobei der Druckbereich, in
Drehrichtung fortlaufend betrachtet, zwischen der Verstellschraube 54 und der
Druckfeder 50 liegt. Die durch den Druck erzeugte und senkrecht zu der Verbin
dungslinie zwischen der Verstellschraube 54 und der Druckfeder 50 wirkende
Kraftkomponente wird von der Höhenverstellschraube 55 aufgenommen, die die
Lage des Hubrings senkrecht zu der Verbindungslinie zwischen der Verstell
schraube 54 und der Druckfeder 50 bestimmt. Innen liegen am Hubring die in den
Schlitzen 23 des Rotors 22 radial geführten Flügel 24 an. In Fig. 3 erkennt man
zwischen den Flügeln die Druckräume 27 und auf der Rückseite der Flügel die
Druckräume 28.
Eine radial offene großräumige Aussparung 60 im Steuerteil 49, über der auch
das Gehäuseteil 43 eine Öffnung 61 besitzt, bildet den Saugeingang sowohl für
die Flügelzellenpumpe 10 als auch die Innenzahnradpumpe 40. Axial zwischen
der Aussparung 60 und der dem Rotor 22 zugewandten Stirnseite des Steuerteils
49 erstreckt sich die äußere Saugnut 33 der Flügelzellenpumpe 10. Und zwar be
findet sich die Saugnut 33 etwa am Außenumfang des Rotors 22. Weiter innen,
nämlich im Bereich des Bodens der Schlitze 23 öffnet sich in den Pumpenraum
der Flügelzellenpumpe 10 die innere Saugnut 34, die, in axialer Richtung gese
hen, bis über die Mitte der Aussparung 60 in das Steuerteil 49 hineinreicht. Die
Aussparung 60 geht radial nicht bis zur Saugnut 34. Es besteht als keine fluidi
sche Verbindung zwischen der Saugnut 34 und der Aussparung 60, also dem
Saugeingang der beiden Pumpen. In etwa den Saugnuten 33 und 34 gegenüber
liegend sind die innere Drucknut 36, über die die rückwärtigen Druckräume 28
hinwegfahren, und die äußere Drucknut 35, zu der hin sich die Druckräume 27
öffnen, in das Steuerteil 49 eingebracht. Auch die beiden Drucknuten reichen tief
in das Steuerteil 49 hinein. Im Steuerteil 49 befindet sich in derselben Radialebe
ne, in der auch die Aussparung 60 liegt, eine Radialbohrung 62, die nach außen
durch eine entsprechende Bohrung 63 im Gehäuseteil 43 fortgesetzt ist und innen
nahe an deren einem Ende die beiden Drucknuten 35 und 36 anschneidet. Die
Bohrungen 62 und 63 bilden den Druckausgang der Flügelzellenpumpe 10, mit
dem somit beide Drucknuten 35 und 36 fluidisch verbunden sind.
Das außenverzahnte Zahnrad 47 der Innenzahnradpumpe 40 ist außen von ei
nem innenverzahnten Hohlrad 64 umgeben, das an seiner äußeren Umfangsflä
che exzentrisch zum Zahnrad 47 drehbar im Steuerteil 49 gelagert ist. Es besitzt
einen Zahn 65 mehr als das Zahnrad 47. Dessen Zähne 66 und die Zähne 65 des
Zahnrades 64 gleiten aneinander entlang und bilden als die zwangsgeführten
Verdrängerelemente der Zahnradpumpe 40 zwischen sich Druckräume, die sich
im Betrieb im Saugbereich vergrößern und im Druckbereich verkleinern. Im Saug
bereich sind die Druckräume zu einer Saugnut 67 hin offen, die eine sich zwi
schen der Pumpenkammer der Innenzahnradpumpe 40 und der Aussparung 60
befindliche Wand des. Steuerteils 49 durchbricht. Der Saugnut 67 in etwa gegen
überliegend ist in das Steuerteil radial außerhalb der Drucknuten 35 und 36 der
Flügelzellenpumpe 10 eine Drucknut 68 der Innenzahnradpumpe 40 eingebracht.
Axial reicht die Drucknut 68 bis über die Radialebene, in der die Radialbohrung 62
und die Aussparung 60 des Steuerteils 49 liegen, in dieses hinein. Eine in der ge
nannten Radialebene liegende Radialbohrung 69 im Steuerteil 49, die innen zur
Drucknut 68 offen ist, und eine Radialbohrung im Gehäuseteil 43, die mit der Ra
dialbohrung 69 fluchtet, bilden den Druckausgang der Innenzahnradpumpe 40.
Wie insbesondere aus den Fig. 4 und 5 hervorgeht, endet die Drucknut 68 in
peripheraler Richtung im Abstand zu der Radialbohrung 62 des Steuerteils 49,
damit keine fluidische Verbindung zwischen den Druckausgängen der beiden
Pumpen besteht.
In der Nähe des anderen Endes der Drucknut 68 geht von dieser eine Bohrung 71
aus, die von außen tangential in das Steuerteil 49 eingebracht ist, die an den
Drucknuten 35 und 36 der Flügelzellenpumpe vorbeiführt und die tangential in das
eine Ende der Saugnut 34 der Flügelzellenpumpe 10 mündet. Dadurch ist diese
Saugnut 34 der Flügelzellenpumpe 10 fluidisch mit der Drucknut 68 der Innen
zahnradpumpe 40 verbunden. Die rückwärtigen Druckräume 28 der Flügelzellen
pumpe 10 werden also im Saugbereich vom Druckausgang der Innenzahn
radpumpe 40 her mit Fluid gefüllt, so daß in ihnen wenigstens annähernd derselbe
Druck wie im Druckausgang der Innenzahnradpumpe 40 herrscht. Die Art der
Einmündung der Bohrung 71 in die Saugnut 34 trägt dazu bei, daß ein eventueller
Druckverlust zwischen der Drucknut 68 und der Saugnut 34 nur gering ist. Die
Bohrung 71 liegt in einer Radialebene, die mittig durch die Aussparung 60 sowie
die Bohrungen 62 und 69 des Steuerteils 49 geht. Sie trifft auf die Saugnut 34,
weil diese axial bis über diese Radialebene in das Steuerteil 49 hineinreicht. Es ist
jedoch auch denkbar, die Saugnut 34 weniger tief zu machen und die Bohrung 71
in einer näher an der Pumpenkammer der Flügelzellenpumpe liegenden Radiale
bene anzuordnen oder auch derart schräg bezüglich einer Radialebene verlaufen
zu lassen, daß ihr Ausgangspunkt an der Drucknut 68 einen größeren Abstand
von der Pumpenkammer der Flügelzellenpumpe 10 hat als ihre Mündungsstelle in
die Saugnut 34. Wie aus den Fig. 4 und 5 anhand der Lage der verschiede
nen Saug- und Drucknuten erkennbar, sind Saug- und Druckbereich der Flügelzel
lenpumpe 10 gegenüber dem Saug- und Druckbereich der Innenzahnradpumpe
40 etwas verdreht. Dadurch ist einerseits die Saugnut 34 in eine etwas günstigere
Lage gekommen, um den Verbindungskanal zwischen ihr und der Drucknut 68 zu
schaffen. Andererseits sind die Drucknuten 35 und 36 der Flügelzellenpumpe 10
etwas von dem einen Ende der Drucknut 68 weggewandert, so daß zwischen ih
nen und der Aussparung 60 genügend Material am Steuerteil 49 vorhanden ist,
um in dem Material den Verbindungskanal 71 zwischen Saugnut 34 und Drucknut
68 hineinzulegen.
Auch bei der Ausführung nach den Fig. 6 bis 10 sind eine verstellbare Flügel
zellenpumpe 10 und eine als füllstücklose Innenzahnradpumpe 40 ausgebildete
zweite Hydropumpe zu einer Baueinheit zusammengefaßt. Beide Pumpen werden
über eine einzige Antriebswelle 42 angetrieben. Etwas anders als bei der zweiten
Ausführung wird das Gehäuse 41 durch das mittlere Steuerteil 49, das in der ei
nen Stirnseite den Pumpenraum für den Rotor 22 mit den in Schlitzen 23 befindli
chen Flügeln 24 und für den Hubring 25 der Flügelzellenpumpe 10 und in der ge
genüberliegenden Stirnseite den Pumpenraum für das außenverzahnte Zahnrad
47 und das innenverzahnte Zahnrad 64 der Innenzahnradpumpe 40 aufweist,
sowie dem Deckel 44, mit dem der Pumpenraum der Flügelzellenpumpe ver
schlossen ist, und einem weiteren Deckel 74, mit dem der Pumpenraum der In
nenzahnradpumpe verschlossen ist. Der weitere Deckel 74 erfüllt die beiden
Funktionen, die bei beim zweiten Ausführungsbeispiel die Seitenscheibe 48 und
der Boden des Gehäusetopfes 43 haben. In ihn ist demgemäß ein Kugellager 45
eingesetzt, in dem die Antriebswelle 42 gelagert ist. Außer in dem Kugellager 45
ist die Antriebswelle 42 wie auch beim zweiten Ausführungsbeispiel noch in einem
Gleitlager 75, das in eine zentrale Bohrung 76 des Steuerteils 49 eingesetzt ist
und sich vom flügelzellenpumpenseitigen Ende der Bohrung 76 eine gewisse
Strecke in das Steuerteil hineinerstreckt. Die beiden Deckel 44 und 74 und das
Steuerteil 49 sind in nicht näher dargestellter Weise durch lange Maschinen
schrauben zusammengehalten.
Der Verstellmechanismus der Flügelzellenpumpe 10 des dritten Ausführungsbei
spiels ist derselbe wie im zweiten Ausführungsbeispiel, so daß darauf nicht näher
eingegangen werden muß. Der Zahnradsatz 47, 64, der im dritten Ausführungs
beispiel für die Innenzahnradpumpe 40 verwendet wird, ist im Durchmesser klei
ner als der Zahnradsatz des zweiten Ausführungsbeipiels.
Im Betrieb dreht sich die Antriebswelle 42, nach Fig. 7 betrachtet, im Uhrzeiger
sinn und, nach Fig. 9 betrachtet, entgegen dem Uhrzeigersinn.
Außer in der Ausbildung des Deckels 74 vor dem Pumpenraum der Innenzahn
radpumpe 40 unterscheidet sich das dritte Ausführungsbeispiel vom zweiten
Ausführungsbeispiel in der Gestaltung der Hohlräume im Steuerteil wesentlich
vom zweiten Ausführungsbeispiel. Der Saugeingang für die beiden Pumpen 10
und 40 wird zwar wie beim zweiten Ausführungsbeispiel wiederum durch eine ra
dial offene großräumige Aussparung 60 im Steuerteil 49 gebildet. Diese hat nun
jedoch in dem Schnitt nach Fig. 7 eine starke Asymmetrie, so daß in einem Be
reich, in dem eine von drei Maschinenschrauben durch das Steuerteil hindurchge
hen soll, Material für eine Bohrung 77 ohne Unterbrechung vorhanden ist. Axial
zwischen der Aussparung 60 und der dem Rotor 22 zugewandten Stirnseite des
Steuerteils 49 erstreckt sich die äußere Saugnut 33 der Flügelzellenpumpe 10, die
im wesentlichen gleich wie im zweiten Ausführungsbeispiel aussieht und sich,
wiederum etwa am Außenumfang des Rotors 22 befindet. Weiter innen, nämlich
im Bereich des Bodens der Schlitze 23 öffnet sich in den Pumpenraum der Flü
gelzellenpumpe 10 die innere Saugnut 34. Die Aussparung 60 geht radial nicht bis
zur Saugnut 34. Es besteht als keine fluidische Verbindung zwischen der Saugnut
34 und der Aussparung 60, also dem Saugeingang der beiden Pumpen. Wie ins
besondere aus Fig. 8 hervorgeht, in der die innere Saugnut 34 gestrichelt einge
zeichnet ist, reicht die innere Saugnut beim dritten Ausführungsbeispiel nicht über
ihre gesamte Länge in axialer Richtung bis über die Mitte der Aussparung 60 in
das Steuerteil 49 hinein. Vielmehr besitzt die innere Saugnut 34 einen Bereich 78
geringere Tiefe und einen, in Drehrichtung des Rotors gesehen, hinteren Bereich
79 größerer Tiefe. Nur dieser Bereich größerer Tiefe reicht in axialer Richtung bis
über die Mitte der Aussparung 60 in das Steuerteil 49 hinein und ist in dem Schnitt
nach Fig. 7 sichtbar. Im Vergleich zu einer Ausbildung mit großer Tiefe der inne
ren Saugnut über ihre gesamte Länge ist das Steuerteil 49 des dritten Ausfüh
rungsbeispiels stabiler.
In etwa den Saugnuten 33 und 34 gegenüberliegend sind die innere Drucknut 36
der Flügelzellenpumpe 10, über die die rückwärtigen Druckräume 28 hinwegfah
ren, und die äußere Drucknut 35, zu der hin sich die Druckräume 27 öffnen, in das
Steuerteil 49 eingebracht. Auch die beiden Drucknuten haben jeweils einen Be
reich 82 bzw. 83 geringer Tiefe und einen, in Drehrichtung des Rotors gesehen,
hinteren Bereich 84 bzw. 85 größerer Tiefe, in dem sie tief bis über eine in der
Mitte des Saugeingangs verlaufenden Radialebene, die mit der Schnittebene
nach Fig. 7 identisch ist, in das Steuerteil 49 hineinragen. In Fig. 10 ist die inne
re Drucknut 36 mit dem flacheren Bereich 83 und dem tieferen Bereich 85 einge
zeichnet. Im Steuerteil 49 befindet sich in der genannten Radialebene eine tan
gential zur Achse der Antriebswelle 42 verlaufende gestufte Anschlußbohrung 62,
die in ihrer Funktion der mit derselben Bezugszahl versehenen Bohrung des
zweiten Ausführungsbeispiels entspricht und die innen die beiden Drucknuten 35
und 36 in deren Bereich 84, 85 größerer Tiefe anschneidet.
Wie beim zweiten so gleiten auch beim dritten Ausführungsbeispiel die Zähne der
Zahnräder 47 und 64 der Innenzahnradpumpe 40 aneinander entlang und bilden
als zwangsgeführte Verdrängerelemente zwischen sich Druckräume, die sich im
Betrieb im Saugbereich vergrößern und im Druckbereich verkleinern. Im Saugbe
reich sind die Druckräume zu einer Saugnut 67 hin offen, die eine sich zwischen
der Pumpenkammer der Innenzahnradpumpe 40 und der Aussparung 60 befindli
che Wand des Steuerteils 49 durchbricht. Der Saugnut 67 in etwa gegenüberlie
gend ist etwa in demselben Winkelbereich, in dem auch die Drucknuten 35 und 36
der Flügelzellenpumpe 10 liegen, in das Steuerteil eine Drucknut 68 der Innen
zahnradpumpe 40 eingebracht. Diese Drucknut 68 befindet sich nun nicht radial
außerhalb der Drucknut 35, sondern liegt zumindest teilweise auf demselben
Durchmesser wie die Drucknuten 35 und 36. Wie die Drucknuten 35 und 36 be
sitzt auch die Drucknut 68 einen Bereich 86 geringer Tiefe, der den tieferen Berei
chen der Drucknuten 35 und 36 axial gegenüberliegt, und einen Bereich 87 gro
ßer Tiefe, der axial bis über die oben erwähnte Radialebene hinausgeht und der
den flacheren Bereichen der Drucknuten 35 und 36 axial gegenüberliegt. Eine in
der genannten Radialebene liegende und parallel zur Anschlußbohrung 62 der
Flügelzellenpumpe 10 verlaufende Anschlußbohrung 69 im Steuerteil 49, die in
ihrer Funktion der mit der derselben Bezugszahl versehenen Bohrung des zweiten
Ausführungsbeispiels entspricht, ist innen zum tieferen Bereich 87 der Drucknut
68 offen. Im den tieferen Bereichen der Drucknuten 35 und 36 axial gegenüberlie
genden flacheren Bereich 86 der Drucknut 68 besteht natürlich keine fluidische
Verbindung zur Anschlußbohrung 62 oder zu einer der Drucknuten 35, 36. Somit
wird, wenn die beiden Anschlußbohrungen 62 und 69 in derselben Radialebene
nahe beieinander angeordnet sind, durch das Vorhandensein eines flachen und
eines tiefen Bereichs in den Drucknuten 35, 36 und 68 erreicht, daß einerseits die
richtigen fluidischen Verbindungen zwischen den Drucknuten 35, 36 und 68 einer
seits und den Anschlußbohrungen 62 und 69 andererseits hergestellt sind und
daß andererseits die Drucknut 68 auf dem Durchmesser der Drucknut 35 und 36
liegen kann, so daß in radialer Richtung wenig Bauraum beansprucht wird.
Befindet sich, wie beim zweiten Ausführungsbeispiel die Drucknut 68 radial au
ßerhalb der Drucknut 35, so müßte bei einer Anordnung der Anschlußbohrungen
62 und 69 wie beim dritten Ausführungsbeispiel an sich nur die Drucknut 68 Be
reiche unterschiedlicher Tiefe haben. Die Drucknuten 35 und 36 könnten auf ihrer
gesamten Länge bis über die betrachtete Radialebene hinausgehen. Es erschei
nen jedoch auch dann unterschiedlich tiefe Bereiche der Drucknuten 35 und 36
vorteilhaft, da dann eine verbesserte Stabilität des Steuerteils 49 erwartet werden
kann.
Wie beim zweiten Ausführungsbeispiel geht auch beim dritten Ausführungsbei
spiel von der Drucknut 68 eine Bohrung 71 aus, die durch die Anschlußbohrung
69 hindurch und parallel zu dieser verlaufend und in der erwähnten Radialebene
liegend in das Steuerteil 49 eingebracht ist, die somit an den flachen Bereichen 82
und 83 der Drucknuten 35 und 36 der Flügelzellenpumpe vorbeiführt und die in
den tieferen Bereich 79 am einen Ende der Saugnut 34 der Flügelzellenpumpe 10
mündet. Dadurch ist diese Saugnut 34 der Flügelzellenpumpe 10 fluidisch mit der
Drucknut 68 der Innenzahnradpumpe 40 verbunden. Die rückwärtigen Druckräu
me 28 der Flügelzellenpumpe 10 werden also im Saugbereich vom Druckausgang
der Innenzahnradpumpe 40 her mit Fluid gefüllt, so daß in ihnen wenigstens an
nähernd derselbe Druck wie im Druckausgang der Innenzahnradpumpe 40
herrscht. Dadurch daß die Verbindungsbohrung 71 durch die Anschlußbohrung 69
hindurch hergestellt wird, ist die Bearbeitungslänge kürzer. Es erübrigt sich, die
Bohrung nachträglich zu verschließen und ein für das Einschrauben eines Stop
fens notwendiges Gewinde zu schneiden.
Claims (20)
1. Pumpenanordnung umfassend eine Flügelzellenpumpe (10),
die für die Versorgung eines oder mehrerer hydraulischer Verbraucher (18), ins besondere von Stellzylindern eines hydromechanischen Getriebes eines Kraft fahrzeugs, mit einem Druckfluid unter hohem Druck vorgesehen ist,
die einen Saugbereich, in dem sich erste Druckräume (27) zwischen den Flügeln (24) und zweite, rückwärtige Druckräume (28) hinter den Flügeln (24) vergrößern,
und einen Druckbereich aufweist, in dem sich die Druckräume (27, 28) verkleinern und in dem die Druckräume (27, 28) fluidisch mit einem Druckausgang (62, 63) verbunden sind,
und eine gemeinsam mit der Flügelzellenpumpe (10) angetriebene, zweite Hydro pumpe (40), deren Verdrängerelemente (65, 66) zwangsgeführt sind und die zur Versorgung eines Kreislaufes mit einem niedrigen Systemdruck, insbesondere ei nes Schmierölkreislaufs des Kraftfahrzeugs, mit dem Druckfluid über einen zwei ten Druckausgang (69, 70) dient, dadurch gekennzeichnet,
daß die rückwärtigen Druckräume (28) der Flügelzellenpumpe (10) im Saugbe reich mit dem Druckausgang (69, 70) der zweiten Hydropumpe (40) verbunden sind.
die für die Versorgung eines oder mehrerer hydraulischer Verbraucher (18), ins besondere von Stellzylindern eines hydromechanischen Getriebes eines Kraft fahrzeugs, mit einem Druckfluid unter hohem Druck vorgesehen ist,
die einen Saugbereich, in dem sich erste Druckräume (27) zwischen den Flügeln (24) und zweite, rückwärtige Druckräume (28) hinter den Flügeln (24) vergrößern,
und einen Druckbereich aufweist, in dem sich die Druckräume (27, 28) verkleinern und in dem die Druckräume (27, 28) fluidisch mit einem Druckausgang (62, 63) verbunden sind,
und eine gemeinsam mit der Flügelzellenpumpe (10) angetriebene, zweite Hydro pumpe (40), deren Verdrängerelemente (65, 66) zwangsgeführt sind und die zur Versorgung eines Kreislaufes mit einem niedrigen Systemdruck, insbesondere ei nes Schmierölkreislaufs des Kraftfahrzeugs, mit dem Druckfluid über einen zwei ten Druckausgang (69, 70) dient, dadurch gekennzeichnet,
daß die rückwärtigen Druckräume (28) der Flügelzellenpumpe (10) im Saugbe reich mit dem Druckausgang (69, 70) der zweiten Hydropumpe (40) verbunden sind.
2. Pumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Flügelzellenpumpe (10) eine solche mit einem variablen Verdrängungsvolumen
ist.
3. Pumpenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Flügelzellenpumpe (10) direktgesteuert mit Nullhubfunktion bei Erreichen eines
eingestellten Maximaldruckes ist.
4. Pumpenanordnung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge
kennzeichnet, daß die zweite Hydropumpe (40) eine Pumpe mit zwei Zahnrädern
(47, 64) ist.
5. Pumpenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
zweite Hydropumpe (40) eine füllstücklose Innenzahnradpumpe ist.
6. Pumpenanordnung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Flügelzellenpumpe (10) und die zweite Hydropumpe (40)
zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind und axial hintereinander angeordnet
sind.
7. Pumpenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß axial
zwischen dem Rotor (22) der Flügelzellenpumpe (10) und den Verdrängerelemen
ten (65, 66) der zweiten Hydropumpe (40) ein gehäusefestes Steuerteil (49) an
geordnet ist, das einen beiden Hydropumpen (10, 40) gemeinsamen Saugeingang
(60), einen ersten, der Flügelzellenpumpe (10) zugeordneten Druckausgang (62)
und einen zweiten, der zweiten Hydropumpe (40) zugeordneten Druckausgang
(69), eine zum Rotor (22) der Flügelzellenpumpe (10) hin offene, radial außenlie
gende Saugnut (33), die fluidisch mit dem Saugeingang (60) verbunden ist und
mit der die ersten Druckräume (27) der Flügelzellenpumpe (10) in Überdeckung
kommen, und eine zum Rotor (22) der Flügelzellenpumpe (10) hin offene, radial
innenliegende Saugnut (34), mit der die zweiten Druckräume (28) der Flügelzel
lenpumpe (10) in Überdeckung kommen, sowie einen Verbindungskanal (71) auf
weist, über den die radial innenliegende Saugnut (34) mit dem Druckausgang (69)
der zweiten Hydropumpe (40) verbunden ist.
8. Pumpenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das
Steuerteil (49) eine zu den Zahnrädern (47, 64) der zweiten Hydropumpe (40) hin
offene Drucknut (68) aufweist und daß sich als Verbindungskanal (71) zwischen
dieser Drucknut (68) und der innenliegenden Saugnut (34) eine gerade Bohrung
erstreckt.
9. Pumpenanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verbindungskanal (71) derart angeordnet ist, daß er durch den Druck
ausgang (69) der zweiten Hydropumpe (40) unmittelbar zugänglich ist.
10. Pumpenanordnung nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeich
net, daß die innenliegende Saugnut (34) kreisbogenförmig ausgebildet ist und der
Verbindungskanal (71) am einen Ende der Saugnut (34) im wesentlichen tangen
tial in diese mündet.
11. Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß die radial innenliegende Saugnut (34) der Flügelzellenpumpe
(10) einen Bereich (79) größerer axialer Tiefe und einen Bereich (78) kleinerer
axialer Tiefe aufweist und daß der Verbindungskanals (71) in dem Bereich (79)
größerer axialer Tiefe in die radial innenliegende Saugnut (34) mündet.
12. Pumpenanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
der Verbindungskanal (71) im wesentlichen in einer senkrecht auf den Achsen der
beiden Pumpen (10, 40) stehenden Radialebene verläuft.
13. Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Steuerteil (49) eine zu den Zahnrädern (47, 64) der zwei
ten Hydropumpe (40) hin offene Drucknut (68) aufweist, die sich radial außerhalb
zweier Drucknuten (35, 36) der Flügelzellenpumpe (10) befindet und sich großen
teils über einen Winkelbereich erstreckt, in dem auch die Drucknuten (35, 36) der
Flügelzellenpumpe (10) vorhanden sind, und daß der Verbindungskanal (71) zur
radial innenliegenden Saugnut (34) der Flügelzellenpumpe (10) in der Nähe des
einen Endes von der Drucknut (68) der zweiten Hydropumpe (40) ausgeht und
sich an den einen Enden der Drucknuten (35, 36) der Flügelzellenpumpe (10)
vorbei zu der Saugnut (34) erstreckt.
14. Pumpenanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die Drucknuten (35, 36) der Flügelzellenpumpe (10) an ihren anderen Enden zu
einem Druckkanal (62) offen sind, der an der Drucknut (68) der zweiten Hydro
pumpe (40) vorbei zu einem Druckausgang der Flügelzellenpumpe (10) an der
radialen Außenfläche des Steuerteils (49) führt.
15. Pumpenanordnung nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß sich die Drucknuten (35, 36) der Flugelzellenpumpe (10) und die
Drucknut (68) der zweiten Hydropumpe (40), radial gesehen, axial überlappen.
16. Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Steuerteil (49) eine zu den Zahnrädern (47, 64) der zwei
ten Hydropumpe (40) hin offene Drucknut (68) aufweist, die sich großenteils über
einen Winkelbereich erstreckt, in dem auch die Drucknuten (35, 36) der Flügelzel
lenpumpe (10) vorhanden sind, daß die Drucknuten (35, 36) der Flügelzellenpum
pe (10) einen Bereich (84, 85) größerer axialer Tiefe und einen Bereich (82, 83)
kleinerer axialer Tiefe aufweisen und daß sich die Drucknuten (35, 36) und der
Druckausgang (62) der Flügelzellenpumpe (10) in dem Bereich (84, 85) größerer
axialer Tiefe der Drucknuten (35, 36) anschneiden.
17. Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, 16, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Steuerteil (49) eine zu den Zahnrädern (47, 64) der zwei
ten Hydropumpe (40) hin offene Drucknut (68) aufweist, die sich großenteils über
einen Winkelbereich erstreckt, in dem auch die Drucknuten (35, 36) der Flügelzel
lenpumpe (10) vorhanden sind, daß die Drucknut (68) der zweiten Hydropumpe
(40) einen Bereich (87) größerer axialer Tiefe und einen Bereich (86) kleinerer
axialer Tiefe aufweist und daß sich die Drucknut (68) und der Druckausgang (69)
der zweiten Hydropumpe (40) in dem Bereich (87) größerer axialer Tiefe der
Drucknut (68) anschneiden.
18. Pumpenanordnung nach Anspruch 16 und 17, dadurch gekennzeich
net, daß der tiefere Bereich (87) der Drucknut (68) der zweiten Hydropumpe (40)
dem flacheren Bereich (82) zumindest der radial außenliegenden Drucknut (35)
der Flügelzellenpumpe (10) axial gegenüberliegt.
19. Pumpenanordnung nach Anspruch 16, 17 oder 18, dadurch gekenn
zeichnet, daß der tiefere Bereich (84) zumindest der radial außenliegenden
Drucknut (35) der Flügelzellenpumpe (10) dem flacheren Bereich (86) der
Drucknut (68) der zweiten Hydropumpe (40) axial gegenüberliegt.
20. Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Verbindungskanal (71) von dem tieferen Bereich (87) der
Drucknut (68) der zweiten Hydropumpe (40) aus über die flacheren Bereiche (82,
83) der Drucknuten (35, 36) der Flügelzellenpumpe (10) hinweg zur radial innen
liegenden Saugnut (34) der Flügelzellenpumpe (10) verläuft.
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